一种超导-永磁驱动的输出可调式低温杜瓦制造技术

本发明专利技术属于低温液体储存和输送技术领域，公开了一种超导‑永磁驱动的输出可调式低温杜瓦，包括杜瓦本体和泵送机构，所述的泵送机构包括蜗壳、叶轮、从动侧传输盘、主动侧传输盘、带阀门的低温液体输出管道，所述叶轮和从动侧传输盘传动连接；杜瓦本体内侧壁下部固定设有中心轴，从动侧传输盘通过轴承转动连接于中心轴上，所述蜗壳罩在叶轮和从动侧传输盘上并且与杜瓦本体内侧壁固定连接；主动侧传输盘设置于杜瓦本体外侧与从动侧传输盘相对应的位置，主动侧传输盘通过非接触式磁力传动驱使从动侧传输盘转动。本申请的有益效果为：结构简单合理，能耗低，传输损耗少、响应速度快、输出量可调节。

【技术实现步骤摘要】
一种超导-永磁驱动的输出可调式低温杜瓦
本专利技术涉及低温液体储存和输送
，尤其涉及一种超导-永磁驱动的输出可调式低温杜瓦。
技术介绍
无论低温清洁能源(如液氢、液化天然气)，还是超导装置等科研所需的低温冷却介质(如液氦、液氮)，以及石油、空分和化工生产过程中的低温液体产品(液氖、液氩)，航空航天飞行器的低温推进剂(液氢、液氧)等，都需要储存在低温液体存储容器杜瓦中，在生产、输送、存储和使用过程中，配合泵送装置协助完成低温液体的输出。在中小型低温液体存储与输送场合，传统低温杜瓦的泵送装置多采用泵机分离式结构的低温液体泵，即通过长轴将外部常温端电机与杜瓦内部低温端泵体耦合连接。这种结构存在两个问题：长轴耦合结构导致系统漏热，且故障多发(因材料热膨胀系数不同，难以保证电机和泵体在低温环境中的同轴度)；及密封困难(由于泵体内外的巨大温差，难以在轴穿过的地方提供无泄漏的旋转密封)。因此，该类杜瓦制造生产难度较大，使用中损耗也较多。另外，在诸如科研装置和实验室冷却设备等小型场合，由于使用量少，传统的带泵送装置的杜瓦，输出量较大，一般不采用。通常在该类场采用不带泵的杜瓦，具体使用时，直接手动倾倒或利用低温杜瓦容器压力将低温液体由容器传输到实验设备。直接手动倾倒，安全性比较差；依靠杜瓦内部压力输送低温液体需要给杜瓦提供压力源，压力源如外部气缸或储存器内部的热元件，这种方式也难以调控低温液体的输送流量和扬程，无法获得较快的时间响应，且在使用时产生低温液体的闪蒸损耗。综上，需要提供一种传输损耗少、输出量可调节的杜瓦。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种结构合理的超导-永磁驱动的输出可调式低温杜瓦。为达到上述目的，本专利技术是按照以下技术方案实施的：一种超导-永磁驱动的输出可调式低温杜瓦，包括杜瓦本体和泵送机构，所述的泵送机构包括蜗壳、叶轮、从动侧传输盘、主动侧传输盘、带阀门的低温液体输出管道，所述叶轮和从动侧传输盘传动连接；杜瓦本体内侧壁下部固定设有中心轴，从动侧传输盘通过轴承转动连接于中心轴上，所述蜗壳罩在叶轮和从动侧传输盘上并且与杜瓦本体内侧壁固定连接；主动侧传输盘设置于杜瓦本体外侧与从动侧传输盘相对应的位置，主动侧传输盘通过非接触式磁力传动驱使从动侧传输盘转动，所述带阀门的低温液体输出管道一端连接蜗壳出口，另一端及其上的阀门设置于杜瓦本体外部；主动侧传输盘和从动侧传输盘之间的杜瓦本体壁为导磁非导电材质，主动侧传输盘和从动侧传输盘之间的杜瓦本体壁厚度小于主动侧传输盘和从动侧传输盘之间的气隙厚度。优选的，所述主动侧传输盘包括驱动电机和永磁盘，永磁盘由多个聚磁型磁极周向排列组成；所述驱动电机用于驱动永磁盘转动；所述从动侧传输盘为环形超导盘。优选的，所述主动侧传输盘为具有对称三相交流绕组的定子盘，所述从动侧传输盘为环形超导盘。优选的，所述环形超导盘为超导材质制成的整体盘体结构，或为多个超导块材周向排列组成的盘体结构，所述超导块材预磁化且相邻超导块材的磁极方向相反。在实际应用中，杜瓦内部的低温液体介质可以直接为从动侧传输盘提供冷却条件，无需额外提供专用冷却系统即可保证环形超导盘的性能；同时，从动侧传输盘采用超导材质，可以提高泵送机构的传输转矩和泵送功率，减少功率损耗，有效节能。优选的，所述导磁非导电材质为环氧树脂或增强玻璃纤维。为了保证杜瓦本体的保温性，导磁非导电材质所在区域的杜瓦本体壁具有与其他区域相同的真空夹层结构，具体应用中，不限于上述的环氧树脂或增强玻璃纤维材质，还可以使用其他的导磁、非导电耐低温材质。优选的，所述杜瓦本体外壁固定设有用于限位和定位主动侧传输盘的卡扣装置。卡扣装置可以采用常规的与主动侧传输盘相配合的环形挡板结构或多爪卡嵌结构等，卡扣结构一方面可以对主动侧传输盘快速定位和安装，同时可以限制主动侧传输盘不偏移；另一方面，可以快速拆卸，从而实现多个本申请的杜瓦本体采用同一个主动侧传输盘，有效节约空间和成本，并且实现可替代性和通用性。本申请的工作原理为：主动侧传输盘在驱动电机的驱动下或者在通入三相电流后，会产生旋转磁场，进而与从动侧传输盘相互作用，驱动从动侧传输盘旋转，进而带动叶轮旋转，从而对低温液体做功，低温液体的动能转换为势能，以一定的压力经低温液体输出管道流出。从动侧传输盘采用超导材质，可以有效利用杜瓦本体内部的低温液体提供的低温环境以保证超导性能，同时可以提高能量转换效率，减少功率损耗，有效节能。位于杜瓦本体外部的低温液体输出管道上不仅设有阀门，一般还设有各种监测仪表，如流量计、压力计等状态监测仪表。此外，可以通过控制主动侧传输盘产生的旋转磁场的转向，从而实现将外界低温液体回收至杜瓦内或将杜瓦内部低温液体输送到外界。可以通过控制主动侧传输盘产生的旋转磁场的转速，可以调节泵送扬程和流量。本申请的有益效果为：通过集成超导-永磁驱动装置于低温杜瓦内，利用磁力耦合传动技术将外部室温环境下旋转磁场的输出转矩无接触传递至低温杜瓦内部的离心泵叶轮。避免了传统的低温杜瓦或容器内设置的潜液式电机产生的热损耗、消除了长轴结构带来的漏热问题和低温旋转动密封问题。通过控制主动侧旋转磁场的转速和转向，进而可以调节泵送扬程和流量，可以实现低温杜瓦高效、快响应、无泄漏的存储、输送或回收低温液体。另外，超导-永磁驱动器的从动侧传输盘上采用超导体材料，杜瓦内部的低温液体直接为超导体提供冷却条件；无需为超导体提供专用冷却系统；同时，又可提高本申请的泵送机构的传输转矩和泵送功率、减小传输损耗、同时也可以降低杜瓦内低温液体的汽化损耗。附图说明图1为本专利技术的实施例1的结构示意图。图2为图1的A处局部放大图。图3为图2中永磁盘结构示意图。图4为本专利技术的实施例2的结构示意图。图5为图4中B处局部放大图。图6为本专利技术的环形导体盘的其中一种结构示意图。图7为本专利技术的环形导体盘的另一种结构示意图。具体实施方式下面结合附图以及具体实施例对本专利技术作进一步描述，在此专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。实施例1如图1图2所示的一种超导-永磁驱动的输出可调式低温杜瓦，包括杜瓦本体1和泵送机构，所述泵送机构包括蜗壳2、叶轮3、从动侧传输盘4、主动侧传输盘5、带阀门的低温液体输出管道6，所述叶轮和从动侧传输盘传动连接；杜瓦本体内侧壁下部固定设有中心轴7，从动侧传输盘通过轴承8转动连接于中心轴上，所述蜗壳罩在叶轮和从动侧传输盘上并且与杜瓦本体内侧壁固定连接；主动侧传输盘设置于杜瓦本体外侧与从动侧传输盘相对应的位置，主动侧传输盘通过非接触式磁力传动驱使从动侧传输盘转动，所述带阀门的低温液体输出管道一端连接蜗壳出口，另一端及其上的阀门设置于杜瓦本体外部；主动侧传输盘和从动侧传输盘之间的杜瓦本体壁9为导磁非导电材质，主动侧传输盘和从动侧传输盘之间的杜瓦本体壁9厚度小于主动侧传输盘和从动侧传输盘之间的气隙厚度。杜瓦本体外壁固定设有用于限位和定位主动侧传输盘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超导-永磁驱动的输出可调式低温杜瓦，包括杜瓦本体，其特征在于，还包括泵送机构，所述泵送机构包括蜗壳、叶轮、从动侧传输盘、主动侧传输盘、带阀门的低温液体输出管道，所述叶轮和从动侧传输盘传动连接；杜瓦本体内侧壁下部固定设有中心轴，从动侧传输盘通过轴承转动连接于中心轴上，所述蜗壳罩在叶轮和从动侧传输盘上并且与杜瓦本体内侧壁固定连接；主动侧传输盘设置于杜瓦本体外侧与从动侧传输盘相对应的位置，主动侧传输盘通过非接触式磁力传动驱使从动侧传输盘转动，所述带阀门的低温液体输出管道一端连接蜗壳出口，另一端及其上的阀门设置于杜瓦本体外部；主动侧传输盘和从动侧传输盘之间的杜瓦本体壁为导磁非导电材质，主动侧传输盘和从动侧传输盘之间的杜瓦本体壁厚度小于主动侧传输盘和从动侧传输盘之间的气隙。/n

【技术特征摘要】
1.一种超导-永磁驱动的输出可调式低温杜瓦，包括杜瓦本体，其特征在于，还包括泵送机构，所述泵送机构包括蜗壳、叶轮、从动侧传输盘、主动侧传输盘、带阀门的低温液体输出管道，所述叶轮和从动侧传输盘传动连接；杜瓦本体内侧壁下部固定设有中心轴，从动侧传输盘通过轴承转动连接于中心轴上，所述蜗壳罩在叶轮和从动侧传输盘上并且与杜瓦本体内侧壁固定连接；主动侧传输盘设置于杜瓦本体外侧与从动侧传输盘相对应的位置，主动侧传输盘通过非接触式磁力传动驱使从动侧传输盘转动，所述带阀门的低温液体输出管道一端连接蜗壳出口，另一端及其上的阀门设置于杜瓦本体外部；主动侧传输盘和从动侧传输盘之间的杜瓦本体壁为导磁非导电材质，主动侧传输盘和从动侧传输盘之间的杜瓦本体壁厚度小于主动侧传输盘和从动侧传输盘之间的气隙。


2.根据权利要求1所述的一种超导-永磁驱动的输出可调式低温杜瓦，其特征在于，所述主动侧传输盘包括驱动电机和永磁盘，...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾立旺，许孝卓，苗森，封海潮，高彩霞，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南;41